研究目的
比较中能离子与快重离子辐照对Nd硅酸盐磷灰石陶瓷和玻璃陶瓷造成的损伤,以模拟核碰撞与电子激发的效应,并评估晶体膨胀导致的残余玻璃中裂纹形成情况。
研究成果
ME和SHI辐照在磷灰石陶瓷及残余玻璃中均产生相当的宏观与结构损伤,已测定非晶化阈值与肿胀行为。SHI辐照下玻璃陶瓷未出现裂纹,可能源于玻璃蠕变效应,表明应力松弛机制或可防止核废料形式的结构完整性丧失,但需通过优化辐照条件的进一步研究来全面评估裂纹形成风险。
研究不足
该研究的局限性在于采用外部辐照可能无法完全模拟内部自辐照条件。强流离子辐照下玻璃的蠕变效应可能掩盖应力诱导开裂,且电子阻止本领的阈值可能存在差异。样品制备方法(如陶瓷中的残余孔隙率)和表征技术(如XRD穿透深度)的局限性也是制约因素。
1:实验设计与方法选择:
研究采用重离子(ME和SHI)外照射模拟核碰撞与电子激发损伤,技术手段包括肿胀与硬度测量、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱及扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)。
2:样品选择与数据来源:
样品包含Ca?Nd?(SiO?)?O?陶瓷、残余玻璃(RG)及不同晶粒尺寸的微晶玻璃(GCA和GCB),数据源自合成材料与辐照实验。
3:实验设备与材料清单:
设备含加速器(ARAMIS、IRRSUD、SME)、干涉仪、维氏显微压痕仪、XRD衍射仪(X'Pert PRO PANalytical)、拉曼光谱仪(Horiba Jobin-Yvon HR800、Jobin-Yvon UV ARAMIS)及EXAFS光束线(HASYLAB A1);材料包括合成试剂与辐照离子(Au、Xe、Ar)。
4:Jobin-Yvon UV ARAMIS)及EXAFS光束线(HASYLAB A1);材料包括合成试剂与辐照离子(Au、Xe、Ar)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:样品经合成后,在不同注量与能量下辐照,并表征肿胀、硬度、结构及微观形貌,具体步骤含掩模处理、台阶高度测量、压痕、衍射、光谱及显微分析。
5:数据分析方法:
采用SRIM模拟计算阻止本领,高斯拟合处理拉曼光谱,Athena与Artemis软件分析EXAFS数据。
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